Способ изготовления постоянных магнитов

Способ изготовления постоянных магнитов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

957285 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.11.80 (21) 3005129/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл, Н Ol F !/06

В 22 F 3/26

Государственный комитет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 17.09.82 (53) УДК 621.318, .!24(088 8) ло делан нэооретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

В. Д. Т

Истрин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕ11ИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

Изобретение относится к области порошковой металлургии в частности к способам изготовления постоянных магнитов из магнитных порошков со связками, и может найти применение в электромашиностроении, электронной, часовой и др. отраслях промышленности.

Известен способ получения металлопластических магнитов прессованием магнитных порошков, покрытых полимером. В этом случае порошок магнитного материала предварительно покрывают поликарбонатом, полипропиленом, резинами из их растворов.

Затем покрытый порошок прессуют при температуре около 250 С (1).

Недостатком этого способа является низкий уровень магнитных свойств, обусловленный присутствием 7 — 10%-ной связки и низкой степенью упаковки частиц (около 70%).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления постоянных магнитов из магнитных порошков со связками, характеризующийся тем, что магнитный порошок прессуют без добавки связки в соответствующую форму и затем пропитывают под вакуумом литьевой смолой или термопластом низкой вязкости и отверждают (2) .

Спрессованный из магнитного порошка без добавления связки магнит вкладывают в облегчающую тонкостенную форму из кор5 розионностойкого материала, форму заполняют пропиточным составом и помещают в вакуум. После пропитки и отверждения выступающую часть формы и затвердевшей связки удаляют механической обработкой, в то время как остальные части остак)тся на прессовке. Такой способ позволяет достичь оптимальното наполнения магнитного порошка связкой и обеспечить его коррозионную защиту, благодаря наличию тонкостенной защитной оболочки, однако этот способ характеризуется повышенной трудоемкостью из-за необходимости изготовления формы и дополнительной механической обмотки для удаления ее излишков.

Известным способом не могут быть получены магниты с высокой температурной и временной стабильностью, так как термопласты и литьевые смолы не обладают высокой термической стойкостью, а пропитка погруженного в пропиточный состав спрессован957285 наполнителя и низкая пористость исходного пористого брикета обеспечивают высокий уровень магнитных, механических и термовременных характеристик получаемых металлопластических магнитов.

В предлагаемом способе пропитка осуществляется анаэробным материалом, состоящим из смеси олиго- (ди-, три-, тетра-, пента-) этилгликольдиметакрилатов. Структурная формула пропитывающей среды может быть представлена в виде

СН2 = С (СНзСОО (СНгСН О)„ОС (СНз) С—

=СН .

В примерах 1, 4 — 9 пропитку осуществляют составом, состоящим из смеси олиго-(ди-, 45

55 ного магнита не может обеспечить полного удаления воздуха из пор.

Цель изооретения — — повышение магнитных и эксплуатационных свойств магнитов и упрощение технологии их изготовления.

Для достижения поставленной цели в способе изготовления постоянных магнитов, включающем прессование исходной шихты, пропитку полученного брикета и его полимеризацию, исходную шихту прессуют в магнитном поле при давлении 2 — 10 т/см, полученный брикет вакуумируют, пропитку осуществляют в анаэробном материале под давлением воздуха 1 — 2 атм, а полимеризацию проводят при том же давлении воздуха при комнатной температуре в течение 16 в 18 ч или при 60 — 80 С в течение 2 — 3 ч.

Г1ричем полученный брикет перед вакуумированием нагревают в инертной атмосфере до 1000 †12 Ñ в течение 5 в 15 мин.

Пропитка пористой заготовки, полученной прессованием магнитного порошка в ориентирующем магнитном поле до относительной плотности 50 — 70О/о с последующим нагревом в вакууме или инертноц атмосфере при 1000 — 1200 С в течение 5 — 15 мин, анаэробным материалом после ее предварительного вакуумирования под давлением воздуха или инертного газа обеспечивает идеальное заполнение пор связующим веществом за один цикл пропитки, а последующая полимеризация при тех же условиях позволяет закрепить пропиточный состав внутри пористого брикета и достигнуть высоких магнитных, механических и термовременных характеристик магнитов из порошков, соединений редкоземельных элементов с кобальтом.

Принципиальное отличие предлагаемой операции пропитки от используемых заключается в том, что отверждение полимерного зэ наполнителя происходит только в порах заготовки вследствие отсутствия кислорода воздуха и каталитического воздействия металла, в то время как на поверхности магнита он остается жидким, что позволяет получать металлопластические магниты и точными геометрическими параметрами без механической обработки при сколь угодно сложной конфигурации, а высокие физико-химические и механические свойства анаэробного три-, тетра-, пента-) этиленгликольдиметакрилатов с бромным числом 85 — 90 и вязкостью 10 — 17 Сп, что соответствует марке

Ан-! по ТУ-6-01-2-300-72. В примере 2 пропитку проводят составом, состоящим из смеси олиго- (ди-, три-, тетра-, пента-) этиленгликольдиметакрилатов с бромным числом

62 — 63 и вязкостью 450 — 550 Сп, что соответствует м ар ке Ан-5.

В примере 3, который приведен в описании предлагаемого способа для сравнения, применяется пропиточная среда, не входящая в класс анаэробных материалов: компаунд ПК-68, состоящий из смеси низкомолекулярного кремнийорганического каучука

СКТН с катализатором и имеющий мол. вес 50000 — 70000 и вязкость 10 — 17 Сп.

Пример 1. Изготавливают сегметные магниты из сплава SmCO5 для полюсов моментного электродвигателя. Исходный сплав

SmCO5, полученный индукционной плавкой из чистых компонентов в инертной атмосфере, размалывают в течение 40 мин в эксцентриковой вибромельнице в среде ацетона при амплитуде колебаний помольной камеры

2 мм. Порошок после размола имеет следующие магнитные свойства: Вг = 9,4 кГс, H

= 13,4КЭ, Н в — — 7,1 кЭ и (ВН)маркс =

= 18,5 МГС X Э. Высушенный порошок спрессовывают в магнитном поле напряженностью 12 кЭ при удельном давлении 4,5 Т/см в сегментные магниты с внутренним радиусом 27 мм, наружным радиусом 35 мм, толщиной 8 мм и угловым растром 73 . Спрессованные брикеты имеют относительную плотность 65О/р. Брикеты помещают в специальной форме из нержавеющей стали в вакуумную пропиточную камеру. После достижения вакуума (-760 мм рт. ст.) вакуумный насос отключают и заполняют форму анаэробным материалом АН-1. После заполнения формы анатермом в камере создают давление воздуха (+760 мм рт. ст.) и после 3 мин выдержки пропитанные магниты вынимают из ванны и выдерживают в камере 16 ч при комнатной температуре. После выдержки определяют магнитные, прочностные и термовременные характеристики магнитов, а также их геометрические размеры и степень заполнения пор. После протирки поверхности магнитов тканью геометрические размеры полностью соответствуют размерам прессовок. Полнота пропитки, характеризовавшаяся коэффициентом заполнения пор, во всех случаях оказывается равной 100 /о. При этом наполнение металлопластических магнитов анатермом по весу составляет 4 — 5 /р, что соответствует 35О/р-ному объемному наполнению.

Магниты имеют следующие характеристики: Br = 6000 Гс, Н z = 10000 Э, Н в ——

= 5000 Гс, (ВН) макс — — 7,5 МГсхЭ. По механической прочности пропитанные магниты в 7 — 8 раз превосходят прессованные, относительная прочность на сжатие по сравне957285

5 нию со спеченным магнитом 15О/о. При длительной эксплуатации магнитов, пропитанных анаэробным материалом АН-! (более

2000 ч при 80 С), изменения остаточной индукции магнитов практически не наблюдается, коэрцитивная сила по намагниченности (H«) изменяется не более чем на 10—

15 /р, что практически не снижает величины

Н,в и (ВН)„акс. Механические свойства магнитов не изменяются.

Пример 2. Пористый спеченный брикет из SmCOg, полученный как и в примере 1, пропитывают анаэробным материалом АН-5 на воздухе без предварительного вакуумирования.

Металлопластический магнит имел следующие характеристики: Br = 5500 Гс, Нст=

9000 Э, Hce = 4800 Гс, (ВН)макс . ——

6,2 МГс X Э, коэффициент заполнения пор анаэробным материалом 45 /р, прочность на сжатие по отношению к спеченному магниту 4О/о, изменение остаточной индукции при выдержке на воздухе при 80 С более

2000 ч достигает 18/о.

Пример 8. Пористые брикеты, изготовленные как указано в примере 1, пропитываются кремнийорганическим компаундом КП-68.

Магнитные и механические свойства близки к указанным в примере 2. Коэффициент заполнения пор полимерным материалом 85,6%, Изменение остаточной индукции и коэрцитивной силы при выдержке более 2000 ч при

80 около 15 /р.

Пример 4. Пористый сегментный брикет получен прессованием порошка SmCo в магнитном поле до относительной плотности

65О/р и последующим нагревом в вакууме при 1100 15 мин. Относительная плотность брикета после нагрева составляет 84О/0. Форма спеченного магнита после нагрева сохраняется. Размеры брикета уменьшаются на бо/р. После предварительного вакуумирования пористый брикет пропитывают анатермом марки АН-1 под давлением воздуха

760 мм рт. ст. Степень заполнения пор анатермом составляет 85О/р. Прочность пропитанного магнита составляет 60О/р от прочности спеченного с легкоплавкой добавкой магнита.

Магнит имел следующие характеристики:

Вг = 7700 Гс, Нс? = 12000 Э Нсв = 6500 Э, (ВН)„акс = 12,0 МГс Х Э. Изменения Br и Hei при выдержке более 2000 ч при 80 С не наблюдали, при нагреве до !40 С обратимые изменения индукции не более 2О/q.

Пример 5. Сегментный пористый брикет, полученный как в примере 4, после пропитки анатермом АН-1 выдерживают под давлением +760 мм рт. ст. 2,5 ч при 70 С.

Магнитные свойства как в примере 4. Степень заполнения пор анатермом после выдержки увеличивается до 95О/р. Прочность составляет 70О/ц прочности спеченного магнита. Магнит сохраняет стабильные характеристики при нагреве до 100 С более 2000 ч.

Пример б. Пористый брикет из порошка

SmCog с относительной плотностью 55 /р, полученный прессованием в магнитном поле при удельном давлении 2,5 Т/см, нагревают в течение 15 мин, при 1000 С в вакууме.

Относительная плотность брикетов после нагрева увеличивается до 6lo/р. Форма брикета сохраняется. Размеры уменьшаются на 2 /р. После предварительного вакуумирования пористый брикет пропитывают анаэробным материалом из смеси олиго- (ди-, три-, тетра-, пента-) этиленгликольдиметакрилатов с бромным числом 85 — 90 и вязкостью 10 — 17 Сп (что соответствует марке Ан-1). Степень заполнения пор связующим веществом составляет 85О/р после пропитки под давлением 1 атм, и 92 /о после пропитки под давлением 2 атм. Прочность пропитанного брикета после выдержки в течение 3 ч при 60 С под давлением воздуха

2 атм составляет 25 /р от прочности спеченного с легкоплавкой добавкой магнита. Магнит имеет следующие характеристики: Br =

= 5600 Гс, Нсв = 4800 Э (ВН) макс =

= 6,5 МГс.Х Э. Изменение остаточной индукции при выдержке на воздухе при 80 С более 2000 ч не превышает 0,5 /р.

Пример 7. Пористый брикет, полученный как в примере 6, выдерживают 5 мин при

1200 С в атмосфере гелия, а затем пропитывают тем же составом, что и в примере 6, под давлением воздуха 2 атм. Затем брикет вынимают из пропиточной ванны и выдерживают в течение 2 ч при том же давлении воздуха при 80 С. Магнит имеет следующие характеристики: Br = 7800 Гс, Нсв = 4200Э (ВН)иа„с = 8,2 МГс X Э. Изменения остаточной индукции при выдержке более 2000 ч п ри 100 С не на блюда ют.

35 Пример 8. Пористый брикет из порошка

Sm Co<, полученный прессова нием в ма гнитном поле при удельном давлении 2 Т/см, нагревают 10 мин при 1120 Ñ в вакууме, а затем пропитывают и полимеризуют как в

40 примере 1. Магнит имеет следующие свойства: Br = 7200 Гс, Нсв = 6000 Э и (ВН)„,акс=

= I0,8 МГс Х Э.

Пример 9. Пористый брикет из порошка

SmCo>, полученный прессованием в магнитном поле при удельном давлении 10 Т/см, пропитывают и полимеризуют как в примере 1. Магнит имеет следующие свойства:

Br = 7000 Гс, Н в — — 5000 Э, (ВН)„,ак

= 8,75 МГс Х Э.

Основные магнитные и эксплуатацион50 ные свойства полученных магнитов представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа изготовления постоянных магнитов из магнитных порошков со связками позволяет существенно улучшить основные магнитные и эксплуатационные характеристики магнитов и упростить технологию их изготовления по сравнению с магнитами, полученными известным способом.

957285

Основные магнитные и эксплуатационные

Магниты SmCo<, пропитанные ана термом (предлагаемый способ) Магниты SmCay c фенолформальдегидной смолой,известный способ) свойства

6500

7700

6500

Коэрцитивная сила Н „, э

Коэрцитивная сила Н, э

5500

12000

10000

Максимальная магнитная энер(ия (БН)макс

МГсхЭ

12,0

9,0

Более 10

Относительная прочность на сжатие, (в сравнении со спес енными материалами

SmC0g) 15

Форл(ула изобретения

Составитель Т. Сырвачева

Редактор Е. Папи Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 6610/41 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 (3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Остаточная магнитная индукция Br, Гс

Необратимые потери магнитной индукции после выдержки при 100 С, Необратимые потери магнитной индукции при нагреве до 140 С, Ж!. Способ изготовления постоянных магнитов, включающий прессование исходной шихты, пропитку полученного брикета и его полимеризацию, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств и упрощения технологии, исходную шихту прессуют в магнитном поле при давлении

2 — 10 Т/см2, полученный брикет вакуумируют, пропитку осуществляют в анаэробном материале под давлением воздуха 1—

2 атм, а полимеризацию проводят при том же давлении воздуха при комнатной температуре в течение 16 в 18 ч или при 60 — 80 С в течение 2 — 3 ч.

3()

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью повышения магнитных свойств, полученный брикет перед вакуумированием нагревают в инертной атмосфере до 1000—

1200 С в течение 5 — 15 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3933536, кл. 148 — 105, опублик. 1976.

2. Патент ФРГ № 2428296, кл. Н 0.1 F 41/02, опублик. 1976.